通用设备类（流体输送机械_机械密封）.ppt

通用流体输送机械类通用流体输送机械类 机械密封原理篇 导致泵轴封泄漏的因素导致泵轴封泄漏的因素 泵自身的结构泵自身的结构 泄漏泄漏 密封的结构、材料密封的结构、材料( (选型选型 ） 介质的影响介质的影响 介质外漏介质外漏 泵性能下降泵性能下降 最终导致泵（设备）的维修最终导致泵（设备）的维修 人为因素（安装）人为因素（安装） 影响安全生产影响安全生产 泵的轴封结构形式泵的轴封结构形式 泵的密封形式泵的密封形式 填料密封填料密封 机械密封机械密封 磁传动、屏蔽磁传动、屏蔽 磁流体密封磁流体密封 编制填料编制填料 成型填料成型填料 粘稠液体软填料粘稠液体软填料 接触式机械密封接触式机械密封 非接触式机械密封（干气密封）非接触式机械密封（干气密封） 完全无泄漏完全无泄漏 水环 机械密封的工作原理 作用：在泵、风机、搅拌釜等旋转设备中，机械密封件作用：在泵、风机、搅拌釜等旋转设备中，机械密封件 是用来阻止介质沿其旋转轴与壳体之间的缝隙泄漏的装是用来阻止介质沿其旋转轴与壳体之间的缝隙泄漏的装 置。置。 基本元件：机械密封至少有一对垂直于旋转轴线且端面基本元件：机械密封至少有一对垂直于旋转轴线且端面 相互贴合的密封环相互贴合的密封环( (其中一个安装在轴上随轴转动其中一个安装在轴上随轴转动_ _动环动环 ，另一个安装在静止的机壳上，另一个安装在静止的机壳上_ _静环静环) )； 辅助部件：相对静止的辅助密封件；产生使密封环端面辅助部件：相对静止的辅助密封件；产生使密封环端面 相互贴合的作用力的弹性元件（或磁性元件）以及其它相互贴合的作用力的弹性元件（或磁性元件）以及其它 传动部件所组成。传动部件所组成。 由于机械密封在工作时，起主要密封作用的是在外力（由于机械密封在工作时，起主要密封作用的是在外力（ 介质压力和弹弹簧力或磁力）作用下、两个相互贴合并介质压力和弹弹簧力或磁力）作用下、两个相互贴合并 相对滑动的密封环端面，故机械密封也称为端面密封。相对滑动的密封环端面，故机械密封也称为端面密封。 路径路径 1 1 只要拧紧密封端只要拧紧密封端 盖垫片，此点就能起到盖垫片，此点就能起到 密封的作用密封的作用. . 路径路径 2 2 静环静环 OO型圈型圈. . 路径路径 3 3 旋转动环旋转动环 与轴之与轴之 间的间的OO型圈型圈. . 路径路径 4 4 主密封摩擦幅端主密封摩擦幅端 面面 如果密封面有两个，如果密封面有两个， 项项2 2 、 3 ; 1.21.2、防止含有颗粒的介质漏入密封腔内、防止含有颗粒的介质漏入密封腔内, ,磨损密封面磨损密封面; ; 1.31.3、防止易汽化结冰的介质、防止易汽化结冰的介质( (如液化气如液化气) )漏入密封腔内产生气体漏入密封腔内产生气体. . 造成干摩擦而磨损密封面造成干摩擦而磨损密封面; ; 1.41.4、防止易结晶的介质漏入密封腔内、防止易结晶的介质漏入密封腔内, ,应冷结晶而磨损密封面应冷结晶而磨损密封面; ; (2)(2)润滑润滑 保持密封面之间有一层液膜起润滑作用保持密封面之间有一层液膜起润滑作用; ; (3)(3)冷却冷却 (3.1)(3.1)防止高温介质进入密封腔内防止高温介质进入密封腔内; ; (3.2) (3.2)导走动环和静环工作时的产生的摩擦热导走动环和静环工作时的产生的摩擦热. . 按冲洗液的来源按冲洗液的来源, ,冲洗一般分自冲洗、外冲洗及冲洗一般分自冲洗、外冲洗及 循环冲洗三种循环冲洗三种 1)1)自冲洗如自冲洗如Plan 11,Plan 11,适用于密封腔内压力小于泵适用于密封腔内压力小于泵 出口压力出口压力, ,大于泵进口压力大于泵进口压力, ,介质温度不高介质温度不高( (温度温度 小于等于小于等于800C,800C,不含杂质的场合）不含杂质的场合）. . 2)2)外冲洗如外冲洗如Plan 32,Plan 32,用于被密封介质温度较高用于被密封介质温度较高, , 容易汽化以及杂质含量较高的场合容易汽化以及杂质含量较高的场合, ,冲洗液压力冲洗液压力 要比密封腔内介质压力稿要比密封腔内介质压力稿0.1-0.2MPa.0.1-0.2MPa. 3)3)循环冲洗如循环冲洗如Plan 52,Plan 52,借助与机封内的泵送环借助与机封内的泵送环 (Pump Ring)(Pump Ring) 或虹吸进行封液循环或虹吸进行封液循环. . 冷却密封和密封腔冷却密封和密封腔 有利于密封腔保持干净有利于密封腔保持干净 密封腔底部加小间隙的密封腔底部加小间隙的 喉部衬套可使密封腔压喉部衬套可使密封腔压 力升高力升高, ,防止介质汽化防止介质汽化 可使密封腔长期充满可使密封腔长期充满, , 温温 度动态平衡度动态平衡 常用常用 1/8 1/8 or 3/16” or 3/16” 孔板孔板 一般情况带有孔板 常用于立式泵上常用于立式泵上, ,方方 便密封腔排气便密封腔排气 工作原理类似工作原理类似API API PLAN 11 ,PLAN 11 ,仅仅循环的仅仅循环的 流量和压差小一些流量和压差小一些 在有磨蚀性的颗粒在有磨蚀性的颗粒 工况中使用效果不工况中使用效果不 错错, , 保护密封面保护密封面( (取消取消 孔板孔板). ). 从泵出口经换热器引旁路到密封腔从泵出口经换热器引旁路到密封腔 对泵送介质冷却对泵送介质冷却, ,以以 防汽化防汽化 Plan 21 Plan 21 换热负载大换热负载大 , , 效果好效果好, ,但并不经但并不经 济济 . . 换热器的管阻损失换热器的管阻损失 应考虑应考虑 , ,高粘介质高粘介质 不能使用不能使用 , ,盘管定盘管定 期除垢期除垢, ,清洗清洗 18-24” 高于 轴心 线. 密封腔和换热器间的闭式循环 机械密封的排列形式机械密封的排列形式 串联 背对背 面对面 机械密封的发展历程机械密封的发展历程 最早在最早在1919世纪末期出现机械密封的雏形世纪末期出现机械密封的雏形, ,结构相当简单结构相当简单 ，仅由一个橡胶弹性体和金属（壳体）相摩擦。，仅由一个橡胶弹性体和金属（壳体）相摩擦。 二战期间二战期间, ,美国开始在化工流程泵上使用机械密封美国开始在化工流程泵上使用机械密封, ,二战二战 后后, ,随着石油化工行业的迅猛发展，机械密封在西方国随着石油化工行业的迅猛发展，机械密封在西方国 家也发展迅速，至家也发展迅速，至7070年代，西方国家的炼油行业的流年代，西方国家的炼油行业的流 程泵程泵80%80%采用机械密封，机械密封的应用范围也迅速扩采用机械密封，机械密封的应用范围也迅速扩 大。其结构类型、端面材料的使用也迅速增加。大。其结构类型、端面材料的使用也迅速增加。 我国在我国在5050年代末期，开始进行机械密封的研究，至年代末期，开始进行机械密封的研究，至7070 年代，形成了我国的泵用年代，形成了我国的泵用标准标准（ JB1472 JB1472、HG5-748-78 HG5-748-78 ）和釜用（）和釜用（HG5-751HG5-751756-78756-78）两大系列机械密封，奠两大系列机械密封，奠 定了我国机械密封行业的基础。定了我国机械密封行业的基础。 机械密封的分类机械密封的分类 机械密封的分类方法很多，按应用的主机分类，大致可以机械密封的分类方法很多，按应用的主机分类，大致可以 分为泵用机械密封、釜用机械密封、透平压缩机用机械密封分为泵用机械密封、釜用机械密封、透平压缩机用机械密封 、低温制冷机用机械密封等。、低温制冷机用机械密封等。 按机械密封的作用原理和结构分类按机械密封的作用原理和结构分类 （1 1） 按密封端面组合分类按密封端面组合分类 可分为单端面、双端面、多端可分为单端面、双端面、多端 面机械密封，其中双端面有轴向双端面和径向双端面两种；面机械密封，其中双端面有轴向双端面和径向双端面两种； （2 2） 按密封端面接触与否分类按密封端面接触与否分类 可分为接触式、非接触式可分为接触式、非接触式 机械密封，其中非接触式机械密封又分为流体动压式和流体机械密封，其中非接触式机械密封又分为流体动压式和流体 静压式两种；静压式两种； （3 3） 按密封端面承受载荷分类按密封端面承受载荷分类 可分为非平衡型、部分平可分为非平衡型、部分平 衡型、过平衡型机械密封；衡型、过平衡型机械密封； （4 4）按密封是否装在腔体内侧或外侧，可分为内装式和外）按密封是否装在腔体内侧或外侧，可分为内装式和外 装式机械密封；装式机械密封； （5 5）按弹性元件分类，可分为单弹簧、多弹簧、金属波纹）按弹性元件分类，可分为单弹簧、多弹簧、金属波纹 管机械密封；管机械密封； （6 6）按密封流体在密封端面的流向可分为内流式、外流式）按密封流体在密封端面的流向可分为内流式、外流式 机械密封；机械密封； （7 7）按补偿环是否随轴旋转可分为旋转式、非旋转式机械）按补偿环是否随轴旋转可分为旋转式、非旋转式机械 密封；密封； （8 8）按波纹管材料分类，可分为金属波纹管、橡胶波纹管）按波纹管材料分类，可分为金属波纹管、橡胶波纹管 、聚四氟乙烯波纹管机械密封；、聚四氟乙烯波纹管机械密封； （9 9）按密封补偿力分类，可分为弹性元件和磁性元件机械）按密封补偿力分类，可分为弹性元件和磁性元件机械 密封；密封； 还有按使用工况、参数分类等等。还有按使用工况、参数分类等等。 机械密封与填料密封的优缺点机械密封与填料密封的优缺点 类别项目 机械密封填料密封 密封性能泄漏量小大 工作寿命长短 摩擦功率小大 抗偏摆能力好差 调整情况自动补偿不需要调整需经常调整 对轴的磨损对轴基本不产生摩损对轴的摩损大 产品结构复杂简单 安装要求高*低 现场维修困难*容易 产品成本高低 运行成本低高 泵性能和结构导致密封失效的原因分析泵性能和结构导致密封失效的原因分析 失效失效 现象现象 失失 效效 原原 因因采采 取取 措措 施施 失失 效效 发生率发生率 泄泄 漏漏 量量 大大 泵工作范围小，易出现运行不泵工作范围小，易出现运行不 稳或汽蚀现象，导致密封工作稳或汽蚀现象，导致密封工作 异常异常 对影响泵性能的几何对影响泵性能的几何 参数等因素进行试验参数等因素进行试验 分析，提高泵的水力分析，提高泵的水力 性能和工作范围，性能和工作范围， 少少 泵不在额定工况运行，使转子泵不在额定工况运行，使转子 产生不平衡力矩，导致转子出产生不平衡力矩，导致转子出 现跳动或变形现跳动或变形 提高水力性能的同时，提高水力性能的同时， 研究泵轴向力和径向力研究泵轴向力和径向力 的影响因素，从结构等的影响因素，从结构等 方面进行试验分析加以方面进行试验分析加以 改进以降低其不利影响改进以降低其不利影响 多多 泵在运行过程中，出现泵在运行过程中，出现“ “抽空抽空” ” 现象，致使密封环现象，致使密封环“ “干摩擦干摩擦” ”运运 转、烧坏。转、烧坏。 采用密封系统，确保采用密封系统，确保 密封腔内始终充满介密封腔内始终充满介 质质 多多 集装式机械密封集装式机械密封 集装式机械密封就是研究提高机械密封可靠性的产物。集装式机械密封就是研究提高机械密封可靠性的产物。 所谓集装式机械密封就是通过密封自带轴套和端盖将单（双）所谓集装式机械密封就是通过密封自带轴套和端盖将单（双） 端面机械密封组合在一起，为整体安装形式，端面机械密封组合在一起，为整体安装形式， 如图所示如图所示： 泵用泵用“ “干气干气” ”密封密封 “干气干气”密封的原理密封的原理 “干气干气”密封：非接触式气膜润滑机械密封，其工作是，依靠密密封：非接触式气膜润滑机械密封，其工作是，依靠密 封端面的螺旋槽使气体产生流体动压效应，在密封面上形成气膜封端面的螺旋槽使气体产生流体动压效应，在密封面上形成气膜 压力造成密封面脱离接触，当气膜压力（开启力）等于密封端面压力造成密封面脱离接触，当气膜压力（开启力）等于密封端面